Nghiên cứu và tính toán lực cản tàu thủy

Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ TRANG PHỤ BÌA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Đức Hải NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN LỰC CẢN TÀU THỦY Chuyên ngành : Kỹ thuật máy thiết bị thủy khí LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Kỹ thuật máy thiết bị thủy khí NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS: Lê Quang Hà Nội – Năm 2011 Học viên: Nguyễn Đức Hải -1- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn công trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm luận văn thật chưa tính toán công bố tài liệu Tôi cam đoan tất tham khảo trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Người thực Nguyễn Đức Hải Học viên: Nguyễn Đức Hải -2- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ LỜI CẢM ƠN Qua khóa học thạc sĩ trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tổ chức, với nhiệt tình truyền giảng dạy thầy cô giáo giảng viên Viện Cơ khí động lực, học nhiều kiến thức sâu kỹ thuật thủy khí tàu thủy Kiến thức giúp cho củng cố lại kiến thức bản, tiếp thu kiến thức đặc biệt có khả tự nghiên cứu sâu nữa, trước hết sở vững giúp hoàn thành luận văn điểm tựa để phát triển cao Luận văn làm tai trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, lời xin gửi lời cảm ơn tới thầy PGS.TS Lê Quang, người giúp đỡ nhiều trình nghiên cứu, định hướng đôn đốc suốt thời gian thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn giúp đỡ thầy PGS.TS Trương Sỹ CápTrường cao đẳng Bách Nghệ Hải Phòng, tập thể thầy cô giáo thuộc môn thủy khí tàu thủy – Đại học Bách Khoa Hà Nội thầy cô giáo thuộc tổ môn lý thuyết thiết kế- khoa Đóng tàu trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, cung cấp giới thiệu tài liệu nghiên cứu để hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện khoa học tàu thủy- trung tâm nghiên cứu thử nghiệm kiểm định tàu thủy, cung cấp tham khảo, phương pháp tính quy định giúp hiểu sâu thêm thử nghiệm sức cản tàu thủy Cuối cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp khích lệ giúp đỡ, tạo điều kiện giúp hoàn thành luận văn Người thực Nguyễn Đức Hải Học viên: Nguyễn Đức Hải -3- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA - LỜI CAM ĐOAN - LỜI CẢM ƠN - DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - DANH MỤC CÁC BẢNG - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - MỞ ĐẦU - 10 Lý chọn đề tài: - 10 Mục đích đề tài: - 12 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài - 12 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài - 13 - CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - 14 1.1 Sức cản vỏ tàu - 14 1.1.1 Khái niệm chung sức cản - 14 1.1.2 Các thành phần sức cản - 22 1.1.2.1 Lực cản nhớt - 22 1.1.2.2 Sức cản sinh sóng - 23 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới sức cản vỏ tàu - 25 1.2.1 Ảnh hưởng kích thước - 25 1.2.1.1 Ảnh hưởng chiều dài L tới sức cản - 25 1.2.1.2 Ảnh hưởng tỉ lệ L/B đến hệ số sức cản tàu - 25 1.2.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ B/T sức cản - 25 1.2.2 Ảnh hưởng hệ số hình dáng sức cản - 26 1.2.2.1 Ảnh hưởng hệ số lăng trụ ϕ sức cản - 26 1.2.2.2 Ảnh hưởng hệ số béo thể tích sức cản - 26 1.2.2.3 Ảnh hưởng đường hình dáng tới sức cản - 26 1.3 Lý thuyết gần tính toán sức cản - 27 1.4 Phương pháp xác định sức cản nhờ thử nghiệm mô hình tàu - 31 - Học viên: Nguyễn Đức Hải -4- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHẦN MỀM FLUEN- 34 2.1 Khái niệm phương pháp CFD - 34 2.2 Ứng dụng phương pháp CFD - 34 2.3 Giới thiệu phần mềm Fluent - 35 2.3.1 Cấu trúc phần mềm Fluent - 36 2.3.2 Khả phần mềm - 37 2.3.3 Các bước giải toán Fluent - 38 2.3.4 Thiết lập toán Fluent - 40 2.3.4.1 Tổng quan - 40 2.3.4.2 Phương pháp giải - 40 2.3.4.3 Các mô hình rối - 41 2.5 Phương pháp tiếp cận cách tính toán phần mềm fluent - 49 - CHƯƠNG III: MÔ HÌNH HÓA TÍNH TOÁN SỨC CẢN - 51 3.1 Chia lưới thân tàu mô hình hóa điều kiện biên - 51 3.2 Kết tính toán tàu Sao Đỏ - 54 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 74 Kết luận : - 74 Kiến nghị: - 74 - TÀI LIỆU THAM KHẢO - 76 PHỤ LỤC: - 77 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG THỨC TÍNH SỨC CẢN - 77 - Học viên: Nguyễn Đức Hải -5- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - o1x1y1z1: Hệ trục tọa độ di động gắn liền với tàu - oxyz: Hệ trục tọa độ khảo sát tàu - RF: Lực cản ma sát - RP: Lực cản áp lực - Rv : Lực cản nhớt - Rw : Lực cản sóng - Rkk : Lực cản không khí - RVP : Lực cản hình dáng - Ri : Lực cản cảm ứng - Rc- Lực cản xâm thực - RS - Lực cản toé nước - RVP - Lực cản hình dáng - RWB - Lực cản phá sóng mũi - γ: Góc mặt phẳng dọc tâm tàu với sóng sinh uur - Pn : Lực thủy động tác động lên vỏ tàu - U: Tốc độ tịnh tiến tàu - Φ : Hàm vận tốc - ϕ0 : Dòng - ϕ D : Dòng rối r uur - G ( x; ζ ) = r ur : Công thức Green cho hàm vận tốc 2π x − ζ uur - ζ T (t ) = (ζ , ζ , ζ ) : Mô tả chuyển động tịnh tiến thân tàu uur - ζ R (t ) = (ζ 4,ζ 5ζ ) : Mô tả chuyển động xoay thân tàu - Gk: Hằng số thể phụ thuộc hình thành lượng rối động học vào biến thiên vận tốc trung bình Học viên: Nguyễn Đức Hải -6- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ - Prt: số Prantl - Gi: thành phần gia tốc trọng trường theo phương i k2 - µ t = ρCµ ε : Hệ có nhớt rối - Fr = U∞ : Số Froude gL - Cp: Hệ số áp suất - CD: Hệ số lực cản Học viên: Nguyễn Đức Hải -7- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Hình dáng cách thể sức cản theo hệ thống sêri…………… Error! Bookmark not defined Bảng 4.2 giới hạn phương pháp holtrop-mennen……………………… Error! Bookmark not defined Bảng 4.3 Hệ số ảnh hưởng tuyến hình…………………………………… Error! Bookmark not defined Bảng 4.4 Hệ số ảnh hưởng phần nhô…………………………………… Error! Bookmark not defined Học viên: Nguyễn Đức Hải -8- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1.1 Hệ tọa độ khảo sát chuyển động tàu Error! Bookmark not defined Hình 1.1.2: Hướng gió hệ số lực cản không khí tàu Error! Bookmark not defined Hình 1.1.3: Sơ đồ luồng chảy bao quanh tàu………………………………… Error! Bookmark not defined Hình 1.1.4 Sức cản sinh sóng………………………………………………… Error! Bookmark not defined Hình 1.3.1: Hệ tọa độ gắn liền với tàu …………………………………………Error! Bookmark not defined Hình 3.1.1: Giới hạn miền không gian tính toán tàu……………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.1.2: Tuyến hình tàu Sao Đỏ…………………………………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.1.3: Hình ảnh 3D tàu Sao Đỏ………………………………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.1.4: Chia lưới bề mặt vỏ tàu Sao đỏ…………………………………… Error! Bookmark not defined Chia lưới tàu đa ứng phó cố tràn dầu………………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.2.1: Véc tơ vận tốc áp suất tổng ……………………………………Error! Bookmark not defined Hình 3.2.2: Véc tơ vận tốc áp suất động…………………………………… Error! Bookmark not defined Học viên: Nguyễn Đức Hải -9- Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ Hình 3.2.3 Phân bố hệ số áp suất tác dụng lên vỏ tàu……………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.2.4 Phân bố áp suất động tác dụng lên vỏ tàu……………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.2.5: Áp lực tổng cộng tác dụng lên bề mặt vỏ tàu…………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.2.6: Hình ảnh mô sóng với Fr = 0,76 …………………… ……Error! Bookmark not defined Hình 3.2.7: Hình ảnh mô sóng với Fr = 1,52……………………… … Error! Bookmark not defined Hình 3.2.8 Hình ảnh áp suất tổng tác dụng lên vỏ tàu ………………………Error! Bookmark not defined Hình 3.2.9 Biểu đồ hội tụ hệ số lực cản Cd với số vòng lặp 90 vòng …….Error! Bookmark not defined Hình 3.2.10 Hình ảnh đường dòng khu vực mũi tàu ………………………Error! Bookmark not defined Hình 3.2.11 Hình ảnh đường dòng khu vực vùng thân đuôi tàu……… Error! Bookmark not defined Hình 3.2.12 Hình ảnh dòng chảy bao quanh thân tàu mô hình tàu thử nghiệm bể thử quốc gia…………………………………………………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.2.13 Hình ảnh sóng tàu sinh mô tàu phần mêm với V= 1,8m/s ………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined Hình 3.2.14 Hình ảnh sóng tàu sinh kéo thử tàu bể thử với tốc độ 1,8m/s………………………………………………………………………… Error! Bookmark not defined Học viên: Nguyễn Đức Hải - 10 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ Từ kết ta có đồ thị lực cản sau: R (N) ĐỒ THỊ LỰC CẢN TÀU ĐA NĂNG 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 V (m/s) Holtrop Mô hình bể thử Van Oortmeersen Tính Fluent Fung Với kết ta thấy tính toán phương pháp CFD cho giá trị lực cản lớn so với phương pháp truyền thống ¾ Kết thử nghiệm tàu tăng chiều rộng tàu lên 1,5 lần Với V= 0,526 m/s Học viên: Nguyễn Đức Hải - 73 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ Với V= 1,5 m/s R(N) Đồ thị sức cản 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.5 1.5 V(m/s) Với kích thước tàu thực Tăng B lên 1,5 lần Qua đồ thị ta nhận thấy tăng chiều rộng tàu sức cản tàu tăng lên đáng kể với vận tốc V< 1,6 m/s Học viên: Nguyễn Đức Hải - 74 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận : Luận văn đưa phương pháp tính toán áp lực tác dụng lên vỏ tàu từ đưa phương pháp tính toán sưc cản tác tác dụng lên tàu tàu chuyển động, trình tính toán thực tàu mô hình Sao Đỏ mô hình tàu Đa năng ứng phó cố tràn dầu – Viện KHCN tàu thủy Việt Nam Theo kết tính toán so sánh với kết thử nghiệm tàu thực (tàu mô hình Sao Đỏ) mức độ sai khác không nhiều Kết tính toán mô phần mềm Fluent thử nghiệm bể thử tàu Đa ứng phó cố tràn dầu tương đối giống Những nội dung đề tài sử dụng đưa vào nội dung giảng dạy cho môn học Lý thuyết tàu thủy môn động lực học tàu thủy cho sinh viên ngành đóng tàu công trình nổi, để sinh viên tiếp cận với phương pháp đánh giá so sánh sức cản tàu thủy, từ tính toán thử nghiệm tàu mô hình tính chuyển thiết kế, thử nghiệm tàu thủy Kiến nghị: Để kết nghiên cứu đề tài triển khai phát triển tốt, tác giả kiến nghị quan, Viện nghiên cứu, trường đại học tiếp tục nghiên cứu theo sáu hướng sau : - Tính toán mô lực cản tác dụng lên tàu điều kiện thời tiết sóng gió khác - Nghiên cứu tính toán lực cản tàu lực cản bổ sung tàu sóng, tàu nước tĩnh tàu chuyển động với tư khác (nghiêng, chúi…) - Nghiên cứu, tính toán mô áp lực tác dụng trường hợp có xét đến ảnh hưởng phần nhô, độ nhám bề mặt tới lực cản tàu - Nghiên cứu tính toán lực cản tàu có xét đến ảnh hưởng không gian (với vùng nước sâu vùng nước nông) - Nghiên cứu tính toán lực cản lực nâng thủy phi loại nhỏ phục vụ tuần tra, khảo sát biển Việt Nam Học viên: Nguyễn Đức Hải - 75 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ - Nghiên cứu tính toán lực cản tàu ngầm phục vụ cho nghiên cứu thiết kế tàu ngầm loại nhỏ Học viên: Nguyễn Đức Hải - 76 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Công Nghị, Lý thuyết tàu thủy tập 2, NXB Giao thông vận tải- Hà Nội 2005 Trương Sỹ Cáp, Lực cản tàu thủy, NXB Giao thông vận tải Hà Nội -1987 Nguyễn Tiến Lai, Động lực học tàu thủy , giáo trình Động lực học tàu thủy trường ĐH Hàng Hải Việt Nam, Hải phòng-2006 B.R Clayton and R.E.D Bishop, Mechanics of marine vehicles, University college London- May 1981 Hongxuan Peng, Numerical computation of multi – hull ship resistance and motion E.O.Tuck, D.C.Scullen and L.Lazauskas, Wave patterns and minimum wave resistance for high speed vessels, Fukuoka, JAPAN, 8-13 July 2002 A.F.Molland, P.A.Wilson and D.J.Taunton, Resistance experiments on a systematic series of high speed displacement monohull and catamaran forms in shallow water Andrew V.Pechenyuk, Computation of perspective KRISO containership towing tests with the help of the complex of hydronamical analysis “Flowvision” Viện KHCN tàu thủy Việt Nam, Báo cáo kết thử nghiệm tàu nước tĩnh MH080 – 250NM 10 Viện KHCN tàu thủy Việt Nam, Technical report model tét MH070 11 L.J DOCTORS and M.R.Renilson, Corections for finite – water – depth effects on ship resistance, University ò Tamania, Hobart, Australia 14-18 December 1992 12 JACEK JACHOWSKI, Assessment of ship squat in shallow water using CFD 13 FLUENT Tutorial Guide, Fluent Inc., 2001 14 Website : www.Vinashin.com.vn Học viên: Nguyễn Đức Hải - 77 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ PHỤ LỤC: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG THỨC TÍNH SỨC CẢN Các phương pháp gần xác định sức cản thông thường thể quan hệ hệ số sức cản dư sức cản đơn vị RR/D sức cản toàn tàu RT/D với tốc độ Các thông số biểu thị hàm kích thước, hình dáng thân tàu tốc độ tương đối số Froude Các hàm số cho dạng tập hợp đồ thị tương ứng tập hợp biểu thức giải tích tương ứng (thường nhiều biến số) Nếu phương pháp xác định sức cản dư, công thức phù hợp với nó, xác định hệ số sức cản ma sát (Schoenher, ITTC) hệ số phụ thêm sức cản ma sát để ý đến độ gồ ghề bề mặt Nguồn cung cấp cho phương pháp gần đúng, trước hết kết khảo sát mô hình sức cản hàng loạt mô hình loại tàu xác định, thay đổi có hệ thống thông số hình dáng, nói chung phù hợp với phương pháp Một số phương pháp gần có từ kết khảo sát mô hình riêng biệt, mô hình có kích thước hình dáng khác nhau, khảo sát nhiều giai đoạn khác nhau, chí bể thử mô hình khác Phương pháp gần thường đề cập chặt chẽ loại hình dáng xác định, kết khảo sát hình dáng mô hình rút từ đó; loại hình hơn, độ xác phương pháp tăng, khoảng áp dụng hẹp Độ xác lớn thu từ phương pháp dựa vào hàng loạt mô hình bể thử, khoảng áp dụng chúng thường hẹp Sự xác độ xác chuẩn - phương pháp khảo sát mô hình sức cản Nếu phương pháp áp dụng hình dáng không hoàn toàn phù hợp với loại hình khảo sát (ví dụ: phù hợp kích thước hình dáng mũi đuôi khác) độ xác phương pháp giảm Phương pháp gần dựa kết khảo sát mô hình có hình dáng khác chọn không nhiều, xác, đặc biệt dựa vào khảo sát thực bể thử mô hình khác nhau, trường hợp thiếu sót phương pháp cộng với thiếu sót từ kỹ thuật đo khác Nói chung phương pháp khó áp dụng thiếu thay đổi hệ thống thông số hình dáng phải áp Học viên: Nguyễn Đức Hải - 78 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ dụng phương pháp toán thống kê Thường hệ số sức cản phụ thuộc vào thông số hình dáng chọn tốc độ biểu diễn dạng hàm mũ mà hệ số xác định phương pháp hồi quy Việc chọn hàm mũ phù hợp khó Tính sức cản phương pháp phụ thuộc nhiều thông số hình dáng Seri có hệ thống biết nhiều dùng xác định sức cản gần đúng: + Sê-ri Taylor - Gertler + Sê-ri 60 Tood + Sê ri BSRA (British Shipbuilding Research Association) + Sê-ri Nhật + Sê-ri SSPA (Statens Skeppsprovning Sanstalt) - Thụy Điển Các sê ri có bảng 4.6 Có nhiều phương pháp gần khác xác định sức cản từ trước gần dựa vào kết khảo sát mô hình kết đo tàu thực Các phương pháp giống phương pháp dựa vào kết khảo sát sêri hệ thống cho phép xác định hệ số sức cản dư sức cản toàn bộ, sức cản dư đơn vị toàn (Rγ/D, RT/D) Các phương pháp cũ thể thông số xác định dạng hàm thông số hình dáng tốc độ, dạng chọn đồ thị tương ứng Các phương pháp thể dạng công thức, thường hàm mũ tổ hợp hàm mũ hàm mà hệ số xác định phương pháp hồi quy Các phương pháp biết nhiều nhất: + Papmiel, Ayre, Lapa-Keller, Kabaczynski, Holtrop - Mennen cho tàu vận tải chong chóng + Doust Oertsmersen - tàu đánh cá, tàu kéo + Taggart - tàu kéo + Kafali Henschke - tàu vận tải cỡ nhỏ + De Groot – canô chạy nhanh + Sawitzki - canô lướt Học viên: Nguyễn Đức Hải - 79 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ + Grafa - Schlichiting - Landweler, Karpov, Apuchtin - tàu chạy nước lặng + Riêng biến dạng phương pháp gần tính sức cản tàu sở biết sức cản tàu mẫu khác so với tàu thiết kế Trong phương pháp tính hệ số sức cản dư theo công thức: CR = CR0 C S0 CS Πk p = C R C S0 CS k L/B k B/T k δ (4.1) đó: C R0 - Hệ số sức cản dư tàu mẫu, kp - Hệ số hiệu chỉnh có để ý ảnh hương thay đổi thông số hình dáng p tàu thiết kế so với tàu mẫu kp = xp x p0 L ⎞ ⎛L B ; x p = x p ⎜ , , δ, 2/3 , Fr ⎟ thể dạng đồ thị T B D ⎝ ⎠ Cs - hệ số bề mặt ướt tàu: C S = Ω V 2/3 Phương pháp tính sức cản tàu sở biết sức cản tàu mẫu áp dụng cho loại tàu vận tải, tàu đánh cá, tàu kéo, tàu nội địa Bảng 4.1 Hình dáng cách thể sức cản theo hệ thống sêri Tên Các thông số sêri Sêri Năm công Thông số Khoảng biến đổi bố Sêri Taylor Các ý hình Cách thể sức Ghi dáng thân cản tàu Fr 0.15 ÷ 0.59 Tàu quân sự, CR = CR0.CS/CS0 V/L3 1.00 ÷ 6.50 sống mũi CR0 = 1933 - thẳng, mũi CR0(Fr,V/L3,ϕ,B/T) 1964 lê nhỏ – đồ thị ϕ 0.48 ÷ 0.68 nhất, đuôi nhọn B/T 2.25 ÷ 3.75 hớt Học viên: Nguyễn Đức Hải - 80 - Cs0 = Cs0(ϕ,B/T, V/L3) Cms0 – theo công Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ thức Schoenher β 0.925 XF v/ V δ trạng chong v/ V ) – đồ thị thái 0.525 ÷ chóng, sườn XF – điều chỉnh đầy tải, mũi dạng gần với chữ U, đuôi Ω/V 2/3 = f(L/B, B/T, δ) kết tuần dương - đồ thị hạm, mũi Cms0 theo công thức sát thẳng, từ Schoenher thiết bị XF ∆ Cms = 0,4.10-3 đẩy (%LPP) nghiêng L/B 1953 RR /D= f(L/B, B/T, 0.16 ÷ 0.32 Tàu hàng, 0.75 Sêri 60 ∆Cms = 0,4.10-3 5.0 ÷ 7.0 B/T 2.40 khảo ca tính chất hành hải Sêri V(hl/h) Tàu hàng, RT/(D2/3.v2) = f(δ,v) trạng chong – đồ thị 0.625 ÷ chóng, sườn L, XF, B/T, L/V1/3 – chở 0.825 mũi đuôi điều chỉnh hàng, 2.0 ÷ 4.0 chữ V, Ω/V2/3 = f(L/V1/3) – gần kết đuôi tuần công thức ÷ 19 BSRA 1961 δ B/T thái L/V1/3 4.0 ÷ 6.2 dương hạm, khảo XF(%LPP) -3.0 ÷ 3.2 mũi xiên, sát mũi vát thiết bị đẩy Sêri Fr 0.2 ÷ 0.3 Tàu hàng CRV = trạng Nhật chạy nhanh, f(L/B,B/T,Fr) - đồ thái 1964 chong thị chở Học viên: Nguyễn Đức Hải - 81 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ δ δ, S/V2/3, XF điều hàng, mũi đuôi chỉnh gần kết chữ V, Cms0 theo công thức sống mũi ITTC 0.55 ÷ 0.65 chóng, sườn B/T 2.0 ÷ 2.8 LPP/B 6.3 ÷ 8.3 XF[%LPP] -2.6 ÷ 0.6 khảo ngã, mũi hớt ∆ Cms = 0,4.10-3 sát thiết bị đẩy Fr Sêri SSPA Thụy Điển 1969 0.16 ÷ 0.32 Tàu hàng δ 0.525 ÷ L/V1/3 CR = f(L/V1/3, Fr) – chạy nhanh, đồ thị chong B/T – điều chỉnh 0.75 chóng, sườn 5.0 ÷ 7.0 mũi đuôi Ω/ V , L PP = f(B/T, δ) chữ V, - đồ thị đuôi tuần Cms0 theo công thức dương hạm, ITTC sống mũi ∆ Cms = 0,4.10-3 B/T 2.40 ngã, mũi vát Ngoài phương pháp tàu thông dụng ngày tính toán nhiều theo công thức holtrop-mennen Giới hạn phương pháp: Bảng 4.2 giới hạn phương pháp holtrop-mennen Thông Giới hạn Giới hạn CP 0.55 0.85 L/B 3.90 14.9 B/T 2.10 4.00 Fn 0.05 1.00 số Học viên: Nguyễn Đức Hải - 82 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ Lực cản toàn tàu: Rtotal=RF(1+ k) + RAPP + RW + RTR + RA Trong đó: RF: lực cản ma sát tính theo công thức ITTC(1957) 1+k : hệ số kể đến lực cản hình dáng tàu RF(1+k): lực cản nhớt tàu RAPP : lực cản phần phụ RW : lực cản sóng RB : lực cản mũi lê RTR: lực cản phần đuôi ngập nước RA : lực cản hiệu chỉnh mô hình tàu thực lực cản ma sát RF RF= C F ρ v S CF= 0.075 - Hệ số lực cản ma sát phẳng tương đương theo ITTC (log Re − 2) (1957) ρ - trọng lượng riêng nước biển ρ =1.025 kN/m3 150C v: vận tốc tàu S- diện tích mặt ướt S = L(2T+ B) C M (0.453+0.4425CB-0.2862CM -0.003467 B/T+0.3696 CWP)+2.38ABT / CB CM- hệ số béo sườn CB- hệ số béo thể tích L- chiều dài đường nước CWP- hệ số béo đường nước T- chiều chìm trung bình Học viên: Nguyễn Đức Hải - 83 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ B- chiều rộng tàu ABT- diện tích mặt cắt ngang mũi lê đường vuông góc mũi Tính 1+k { + k = C13 0.93 + C12 (B / LR ) 0.92497 (0.95 − C P ) −0.521448 (1 − C p + 0.0225lcb ) 0.6906 } Cp- hệ số béo dọc tàu lcb- hoành độ tương đối tâm tính theo %L LR= L(1- CP+0.06 CPlcb/(4CP-1)) ⎧C12 = (T / L) 0.2228446 khiT / L > 0.05 ⎪ 2.078 + 0.479948 khi0.02 < T / L < 0.05 ⎨C12 = 48.2(T / L − 0.02) ⎪ ⎩C12 = 0.479948 khiT / L < 0.02 C13- hệ số phụ thuộc vào hình dáng đuôI tàu C13= 1+0.003Cstern Bảng 4.3 Hệ số ảnh hưởng tuyến hình Hình dáng đuôi Cstern Mặt cắt chữ V -10 Mặt cắt bình thường Mặt cắt chữ U 10 Tính cản phần phụ RAPP RAPP=0,5ρ.v2 SAPP(1+k2)eqCF+RBT SAPP- diện tích phần phụ ngâm nước (1 + k ) eq = Σ[(1 + k ) S APP ]i Σ( S APP ) i (SAPP)i- diện tích phần phụ thứ i Hệ số 1+k2 cho theo bảng: Học viên: Nguyễn Đức Hải - 84 - Lớp: MTK 2009 Ngành: TK máy & TB thủy khí Luận văn thạc sỹ Bảng 4.4 Hệ số ảnh hưởng phần nhô Ky lái bánh lái sau ky lái 1.5-2 Bánh lái sau đuôi tàu 1.3-1.5 Bánh lái cân tàu hai chân vịt 2.8 Giá đõ trục 3.0 Ky lái 1.5-2 Ống bao trục 2.0 Ống bao giá đỡ trục 3.0 Trục 2.0-4.0 Ky ổn định 2.8 Ống đạo lưu 2.7 Ky hông 1.4 RBT- lực cản chân vịt mũi gây RBT=0,5.ρ.v2.π.d2.CBTO Trong đó: d - đường kính chân vịt mũi CBTO = (0,003-0,012) chọn CBTO=0,075 Lực cản sóng Rw Tính theo trường hợp: a.Fr≥ 0,55 RW-B=C17C2C5∆ρg.exp[m3Frd+m4cos(λFr-2) ] Trong đó: C17 =6919,3CM-1,3346(∆/L3)2,00977(L/B-2)1,40692 m3 =-7,2035(B/L)0,326869(T/B)0,6053275 C2 =exp(-1,89 C3 ) C5 =(1-0,8AT/(B.T.CM)) +λ =1,446CP-0,03L/B Học viên: Nguyễn Đức Hải L/B 12 d = -0,9 C3 =0,56ABT1,5/[BT(0,31 ABT +TF-hB)] m4 =C150,4.exp(-0,034Fr-3,29) L3/∆